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食品添加剂是食品工业创新发展的重要基础之一，对食品产业的发展起到重要的推动作用。食品添加剂在提高食品的品质，改善食品的色、香、味以及延长食品的货架寿命等方面具有重要意义，然而摄入过多的食品添加剂可能对人们健康产生潜在的危害，因此，必须严格控制其在食品中的使用量。生物大分子如人血清白蛋白、DNA是许多有害小分子的作用标靶，它们常被用作大分子模型以研究生物大分子的结构功能性质以及分析小分子的毒理学性质。本文在生理酸度(pH7.4)的条件下，通过构建多种光谱学技术包括荧光光谱法、紫外吸收光谱法、圆二色谱法(CD)和傅里叶红外光谱法(FT–IR)与分子模拟结合的方法体系，研究了诱惑红、糖精钠和丁基羟基茴香醚等几种人工合成食品添加剂与人血清白蛋白、DNA的相互作用机制，为深入认识上述食品添加剂产生潜在危害化学本质提供理论依据，也为体外评估食品添加剂毒理学性质提供新的思路和技术支撑。 本文的主要研究内容和结果概述如下： 1.简要介绍了食品添加剂的使用现状、毒理学性质评价的常用手段以及食品添加剂与生物大分子作用的研究方法和研究进展。 2.在模拟人体生理pH条件下，联合采用FT–IR、CD和荧光等光谱方法以及分子模拟等技术，研究了人工合成食品着色剂诱惑红(allura red，AR)与人血清白蛋白(human serum albumin，HSA)的结合机制，探讨了AR对HSA结构的影响。实验结果表明，AR通过静态猝灭即生成基态复合物的方式猝灭 HSA的荧光，计算的热力学参数表明两者的结合力主要为氢键和疏水作用力。AR与 HSA的结合常数104 L mol?1数量级，存在中等强度的亲和力，AR主要结合在HSA亚域IIA的疏水性空腔，即Site I，结合位点距色氨酸的距离为2.92 nm。分子模拟的结果证实了AR在HSA上的结合位点并直观地展现了其结合模式。研究发现，AR与HSA结合导致HSA微环境的改变，HSA的二级结构α-螺旋和无规则卷曲含量增加，β-折叠和β-转角的含量降低，蛋白质的表面疏水性降低，多肽链有所收缩。 3.采用分子对接技术预测了食品甜味剂糖精钠(sodium saccharin，SSA)与HSA结合模式，并在此基础上研究了SSA与HSA结合机制。发现SSA能够与HSA生成复合物并引起HSA荧光猝灭。位点竞争实验表明，SSA与HSA结合位点数为1，结合位点位于HSA的Site I。SSA与HSA结合导致HSA结构发生变化，影响多肽主链的正常结构，诱导了α-螺旋含量的下降。 构建了基于化学计量学多元曲线分辨?交替最小二乘法(MCR–ALS)结合荧光、紫外、FT–IR、CD技术以及分子模拟和熔点、粘度测量的方法体系，测定了生理酸度条件下SSA与小牛胸腺DNA(Calf Thymus DNA，ctDNA)的结合性质，探索了两者的作用机制。采用MCR–ALS方法解析SSA与ctDNA反应体系的荧光和紫外扩展数据矩阵，获得了反应组分(SSA、ctDNA和SSA–ctDNA复合物)的浓度变化和纯组分的光谱曲线，实现了SSA–ctDNA相互作用的定量监测。盐效应、碘离子效应、ctDNA熔点和粘度结果表明，SSA主要结合在ctDNA的小沟富集区，这种结合模式得到分子模拟结果的进一步证实。FT–IR、CD和凝胶电泳结果表明，SSA主要与ctDNA的G碱基发生特异性结合，这种结合引起DNA的B构象向A构象转变，但SSA没有造成DNA损伤。 4.在pH7.4条件下，采用多种光谱方法结合MCR–ALS和分子对接技术测定了食品抗氧化剂丁基羟基茴香醚(BHA)与ctDNA的相互作用。ctDNA的熔点和粘度升高以及亚甲基蓝(MB)荧光探针竞争实验结果表明，BHA与ctDNA的结合模式为嵌插作用。FT–IR和CD分析结果显示，BHA主要结合于ctDNA的胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)碱基富集区，这种结合模式在一定程度上干扰了DNA碱基对之间的π?π堆积，进而导致 DNA的结构发生改变。分子模拟描述了BHA–ctDNA结合的立体姿态和结合模式。pUC18质粒DNA凝胶电泳测试表明，BHA未引起DNA明显损伤。运用MCR–ALS方法将BHA与ctDNA反应体系的重叠紫外吸收光谱数进行了分辨和解析，得到了目标组分 BHA、ctDNA、BHA–ctDNA复合物的纯光谱信号和相对浓度变化，直观、定量地呈现了BHA–ctDNA相互作用的动力学进程。 5.运用多种光谱分析方法和分子模拟等技术系统地研究了2-叔丁基对甲苯酚(TBMP)与2-羟丙基-β环糊精(Hp-βCD)和ctDNA的相互作用。发现TBMP能够与Hp-βCD形成1:1包合物，两者的包合常数为7.15×103 L mol–1。运用化学计量学MCR–ALS方法对TBMP与ctDNA反应的重叠的荧光和紫外光谱进行分辨和解析，获得了各反应组分的浓度变化曲线，此据可直观地监测反应的动力学过程。TBMP能够引起DNA的熔点和粘度明显增大，且能够与嵌插剂亚甲基蓝(MB)发生竞争作用，结合分子模拟的研究结果，证实TBMP通过嵌插方式作用于ctDNA的碱基对。FT–IR和CD分析表明，TBMP主要结合在DNA的G、C富集区，这种特异性的结合能够引起 ctDNA的结构发生改变。Hp-βCD能够通过与TBMP生成包合物的形式阻碍TBMP与ctDNA的结合作用，进而降低它们反应的结合常数，但当体系存在ctDNA时，该包合物发生裂解。